高层建筑结构转换层施工技术分析

高层建筑结构转换层施工技术分析

贾小满

北京城建安装集团有限公司 100000

摘要：高层建筑工程垂直度比较高，要求采用适宜的施工技术保障结构承载和结构荷载，而转换层结构施工质量会对高层建筑工程施工质量产生较大影响。 基于现代高层建筑功能的多样化发展，转换层的应用越来越广泛。首先对转换层结构发展与应用进行分析，其次具体探讨高层建筑结构转换层分类与施工技术，最后围绕工程案例展开详细分析，以此为类似工程提供参考。

关键词：高层建筑 ；转换层 ；施工技术

为了满足人们日渐丰富的生活和工作需求，高层建筑所具备的功能越来越多，也越来越趋向于形成一个具有综合性质的建筑。在一个高层建筑中，一般同时具备住宅、办公厅、酒店客房、饭店等生活元素，而以上场所在高层建筑的分布略有不同。例如客房、住宅、办公室一般分布在高层建筑的上部；酒楼、商场等大型场所分布在高层建筑的下层。在这种情况的分布条件下，需要建筑的结构分布具有科学性，这就使得转化层出现在高层建筑中。

高层建筑工程功能多样，施工工艺复杂，转换层结构施工技术比较常见，能够有效提升施工效率。转换层结构种类比较多，不同结构类型的适应性也有所不同，要求根据工程项目实际情况制定完善的施工方案，提升转换层结构施工效率。因此，对高层建筑工程转换层结构施工技术进行深入研究迫在眉睫。

1.转换层结构施工技术概述

现如今，高层建筑工程建设数量和规模均不断增加，很多高层建筑工程下部空间为商业用房，而上部结构则为民用住宅或者办公用房。为了提升高层建筑工程整体性以及安全性，可采用转换层结构施工技术，不仅能够承托上部剪力墙，同时还可改变传力途径。高层建筑工程转换层结构形式比较多，常见类型包括梁式转换层结构、桁架式转换层结构、厚板式转换层结构等等，如图 1 所示。

转换层出现在高层建筑中上下部分发生变化的楼层，例如：建筑下部的结构在竖向状态上与上层发生转变，或者上下结构出现轴线方面的转变，在这种情况下需要建筑中出现转换层，用以连接发生变化的建筑部分的结构。它不仅是上层建筑部分的基础构成，也是下层建筑部分的顶板构成，具有很重要的作用。

2. 转换层结构的发展与应用

基于现代城市的快速发展，土地越来越珍贵，建筑物开始朝着高空、地下空间不断延伸，从而在有限的占地面积下获得更多大的建筑面积、提供更多的使用功能，如公寓住宅、办公室、商业中心等，具体如图1所示。

此类高层建筑须合理设置转换结构，实现“承上启下”，保证整个结构刚度均匀变化，结构稳定、抗震性好。根据建筑受力要求来看，下部结构承受着结构全部竖向荷载，受力远高于上部结构，应设计更为密集的柱网，保证结构安全性 ；然而在高层建筑不同使用功能的需求下，不同的楼层需设置不同的开间、户型，上部柱网远比下部结构要密集，与结构受力要求相互矛盾。

3. 建筑支撑结构施工分析

转换层结构一般由大量钢筋混凝土为原材料构成，建筑方需要对于转换层的支撑结构的安全性进行全面的事前考量，包括材料、结构、施工具体事宜。对以上方面因素进行详细的分析以及权定，得到最安全、最适合的施工方案。因为支撑结构在施工过程中需要承载的重量较大，需要在实际过程中所预估的承载重量小于实际支撑结构所承载总量，一般施工方案中选用支撑结构方案大多为“三角形斜撑钢管支架模型”。此方案能将施工过程中产生的支撑结构承重分摊至本层支撑柱 1.5m 范围内、下层支撑柱 600mm 范围内，使得建筑更加安全。

高层建筑转换层传力方式根据理论研究以及大量实践分析发现，高层建筑工程转换层结构的传力方式如下：明确其传力方式以及对应转换梁的受力情况，对转换层结构进行优化设计，转换层结构的传力方式比较简单，如图1 所示。

图 1 转换层结构的传力方式

针对实例工程当中的工字钢支撑、立柱构造、水平杆构造进行分析，具体如下文所述。

3.1工字钢支撑。

首先，采用焊接工艺将工字钢横杆与立杆连接，再将水平工字钢进行水平定位，之后采用焊接工艺、钢管将水平工字钢连接。

3.2立柱构造。

在立柱接头处采用对接扣件连接，连接形式为交错布置，同时保障相邻立柱接头处的间距大于1步距；所有接头的中心与主节点的距离不可以超过1步距的1/3；相邻立柱接头的错开距离不可以低于500mm。

3.3水平杆构造。

在横向水平杆下方设置纵向水平杆，同时将纵向水平杆固定于立柱的内侧，固定需要采用直角扣件、双扣件来实现；在每个主节点处，设置一根横向水平杆，同时采用直角扣件将其与纵向水平杆连接。

4.各种转换层结构形式的设计方法

4.1梁式转换层结构

在高层建筑工程转换层结构施工中，梁式转换层比较常见，不仅结构形式简单，而且施工成本比较低。建筑中使用剪力墙和框架分别作为上下两部分的组成结构，运用双向梁形式表达二者的转换方式，与此同时形成转换层结构。但其具有结构严重不整齐，上下部分轴线不重合的缺点。

4.2箱式转换层结构

高层建筑工程箱式转换层结构是由托梁与上下层楼板所组成的，由于箱式转换层的传力效果好，因此能够提升建筑工程整体性。在面对转换层跨度较大的建筑时，选用梁氏转换层或板式转换层都无法有效的应对上下建筑部分的有效转化问题。对于这种情况，施工方一般应用箱式转换层结构。箱式转换层结构以箱型基础为理论依据，同时应用单、双向承重梁与厚度较高的楼板，形成跨度较大的转换层结构，满足建筑空间较大、跨度较大以及两者之间密切转换的要求。

4.3厚板式转换层结构

有些高层建筑工程上下柱网轴线没有充分对齐，在转换层结构设计中，可采用厚板式转换层结构形式，无需保证对应整齐，灵活性较高。但因其在施工过程中使用板材厚度较高的原因，使得建筑所消耗的材料数量较大，容易造成资金供应问题。

4.4桁架式转换层结构

桁架式转换结构的受力规律比较简单，布置形式灵活，可显著提升高层建筑工程抗震性能。

5.钢筋施工的设计方案

①钢筋连接方案分析。施工时依据不同结构采用不同的钢筋连接方式，例如：板钢筋采用搭接接长的连接方式；梁钢筋使用直螺纹机械连接方式进行施工等，以保证施工的效率保证和建筑的安全保证。②钢筋施工过程方案分析。在进行混凝土浇筑之前，必须保证钢筋捆绑完毕，同时浇筑混凝土过程中，应避开混凝土对钢筋的污染及钢筋的错误等因素造成的安全隐患。③对于竖向钢筋接头位置，应注意适当避开加密区，同时接头位置应相互交错，对于箍筋，不能直接套在套筒上。在钢筋绑扎施工中，对于绑扎扣，可采用八字形交叉布置形式，另外，对于弯钩叠合位置，也应根据受力钢筋方向采用错开布置形式。④在转换梁箍筋施工中，应根据施工设计图纸再下料。在定位箍施工中，可根据梁跨方向设置三个，并采用焊接固定方式。对于纵筋，可根据节点图要求合理设置，同时尽量保证纵筋外皮和箍筋内表面相重合。

6.混凝土施工设计方案

①原材料选用。对水泥的选择需要谨慎，应使用水化热较低水泥，为减少水泥的使用量，施工方可以在使用时添加一定量的粉煤灰，并加入减水剂等试剂以保证混凝土的凝结，使水化热的数值降低。②浇灌顺序合理。根据施工实际情况进行不同的混凝土浇灌方式，例如：分层浇灌模式、整体浇灌模式。为防止施工过程中出现混凝土裂缝，应在施工过程中谨慎处理施工顺序问题。

7.混凝土后期养护。混凝土后期养护主要包括3个方面，即综合养护、温度检测、温度控制，下文将对此进行逐一分析。

7.1混凝土综合养护。

安排专人对混凝土的状态进行观测，要求采用保湿养护方法对终凝后的混凝土进行保湿，时间为14d。在确认混凝土收平之后，需要再次进行洒水保湿，同时采用2层草袋、1层干麻袋、1层塑料薄膜来进行温度养护，同时在混凝土上部空间定时喷洒水分，通过湿度监测仪来了解当前空间湿度，以此可以预防混凝土干缩。

7.2混凝土温度监测。

依照施工标准，当混凝土的内外温度出现了25℃以上的温差时，需要技术对温差进行控制。

7.3温度控制。

控制当中首先需要确认造成温差的原因，如果是外部温度较高，可以直接对外部进行泼水来进行降温，如果是内部温度较高，可以通过预埋冷水管来进行降温。

结语

综上所述，现代城市高层建筑修建中，多以上、下结构提供不同功能，结构形式存在差异，转换层的设置十分普遍。施工方应着重保证施工建筑的转换层建设问题，以保证建筑的整体安全。因为混凝土结构容易被外界因素所影响，所以实例工程要求专人定期对混凝土环境进行清理，尽可能避免混凝土受到外界因素影响。此外，对于一些实质性的外界因素，例如外力冲击等，实例工程在混凝土周边建立了围栏。转换层结构形式比较多，并且结构形势复杂，要求根据工程项目建设要求以及施工条件，选择适宜的转换层结构类型，加强钢筋绑扎、混凝土浇筑等工序控制，进而提升转换层结构施工质量。

参考文献：

1. 丁顶.高层建筑结构转换层施工技术的应用探讨[J].工程技术:引文版,2016(12):161.

2. 牛胜利 , 孙国平 . 浅谈高层建筑结构转换层施工技术的应用 [J]. 技术与市场 ,2017(7):273+275.

3. 冯跃，张莉莉，张红，等 . 北京绿地中心工程施工新技术综述 [J]. 建筑技术，2015，46（4）：294–300.